靜電紡海藻酸鹽納米纖維膜的制備和作為傷口敷料的應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-15 08:58
在臨床實(shí)踐中隨著糖尿病足潰瘍、壓瘡、下肢靜脈潰瘍、燒傷等各類問題的持續(xù)高發(fā),對(duì)慢性傷口的處理和治療顯得尤為重要。隨著濕法愈合理論的逐步建立,基于該理論發(fā)展出的各類傷口敷料被廣泛用于修復(fù)皮膚缺陷和誘導(dǎo)組織重建。其中海藻酸鹽敷料由于具有良好的吸濕性,在慢性傷口護(hù)理中得到了廣泛的臨床應(yīng)用。但是,傳統(tǒng)的海藻酸鹽敷料為濕紡絲法制備的鈣交聯(lián)的微米級(jí)纖維多孔膜,其纖維間孔隙大、纖維不連貫,導(dǎo)致其存在一些固有缺陷。針對(duì)此問題本論文采用靜電紡絲技術(shù)制備海藻酸鹽納米纖維,主要使用二酰肼交聯(lián)劑交聯(lián)形成耐水的超小孔隙的多孔膜,改善海藻酸鹽敷料的綜合性能。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:第一部分,利用靜電紡絲技術(shù)制備海藻酸鹽納米纖維膜,并與傳統(tǒng)的海藻酸鹽傷口敷料Kaltostat和Algisite M進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,Kaltostat和Algisite M纖維直徑分布在15μm左右,吸液能力僅為2.1和2.7 g/g。海藻酸鹽納米纖維(SA-Ca2+)纖維直徑分布在250nm左右,其吸液能力更強(qiáng),為5.4 g/g。Kaltostat和Algisite M的極限拉伸強(qiáng)度為0.28和0.40 MP...
【文章來源】:東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:59 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
G/M嵌段組成的海藻酸鹽示意圖
盍蔥緯傻?親水性空腔組成菱形孔,糖環(huán)中羧基的氧原子通過多重配位作用結(jié)合鈣離子。每個(gè)鈣離子與4個(gè)G單元形成三維網(wǎng)絡(luò),緊密結(jié)合的聚合物鏈被稱為“蛋-盒”結(jié)構(gòu)[37]。若要生成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),則需要8到20個(gè)相鄰的G殘基。需要注意的是,這種凝膠可被鈣螯合劑解聚:如檸檬酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽和乳酸[38]。海藻酸鈉也可以在三價(jià)陽離子如鋁和鐵的存在下形成凝膠。與二價(jià)陽離子相比,三價(jià)陽離子與海藻酸鈉的結(jié)合能力普遍增強(qiáng)。三價(jià)陽離子能夠同時(shí)與三個(gè)羧基的羧基相互作用形成更加有力的三維結(jié)構(gòu),其凝膠網(wǎng)絡(luò)也更加緊密[39]。圖1.2鈣離子交聯(lián)海藻酸原理示意圖。海藻酸帶負(fù)電荷,其組份M和G單元的解離常數(shù)(pKa)分別為3.38和3.65[28,34],當(dāng)溶液的pH值低于海藻酸的pKa時(shí),海藻酸會(huì)生成凝膠。pH值降低的速度對(duì)海藻酸鹽溶液有兩種影響:當(dāng)pH值迅速降低時(shí),海藻酸迅速沉淀出來。當(dāng)pH值緩慢降低時(shí),海藻酸以聚集體的形式緩慢而穩(wěn)定地沉降最終形成連續(xù)的海藻酸凝膠。與離子凝膠相似,海藻酸凝膠強(qiáng)度與聚合物鏈中的G嵌段的含量相關(guān)。與離子型凝膠不同的是,M嵌段通過氫鍵和海藻酸穩(wěn)定結(jié)合[40]。海藻酸鹽凝膠的機(jī)械性能和溶脹特性主要取決于海藻酸鹽的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和分子量[41]。高a-L-古洛糖醛酸含量(大于70%)的海藻酸鈣凝膠機(jī)械性能維持在較高水平,通過使用鋇離子置換鈣離子,有助于提升凝膠的機(jī)械性能和溶脹特性[42]。海藻酸鹽的生物學(xué)效應(yīng)最初被發(fā)現(xiàn)于糖尿病控制動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)海藻酸作為胰島細(xì)胞移植的包埋物使用后,出現(xiàn)吞噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的過度生長,這類似于炎癥反應(yīng)[43]。在生物學(xué)測(cè)定顯示腫瘤壞死因子(TNF)和白細(xì)胞介素1(IL-1)的含量取決于海藻酸鹽樣品中甘露糖醛酸鹽的含量[44]。甘露糖醛酸由于不參與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,其碎片會(huì)?
宋?鬧票腹ひ?制備高分子纖維的傳統(tǒng)方法包括熔融紡絲、濕法紡絲、液晶紡絲和膠體紡絲等。由于海藻酸鈉是分子鏈極長的高分子,分子中極性基團(tuán)多,分子間作用力強(qiáng),其熱分解溫度遠(yuǎn)低于熔化溫度[56,57],難以采用熔體紡絲法制備固態(tài)纖維。海藻酸鹽纖維一般采取經(jīng)典的濕法紡絲[58]制備,其過程主要為:將可溶性海藻酸鹽(銨鹽、鈉鹽、鉀鹽)溶于水中形成粘稠的紡絲液,脫泡過濾后通過噴絲孔擠入到多價(jià)陽離子(通常為鈣離子)凝固浴中,此時(shí)海藻酸鹽沉淀成固態(tài)海藻酸鈣纖維。該長絲經(jīng)過拉伸、水洗、干燥、卷曲形成纖維[59]。其工藝流程如圖1.3。纖維可梳成網(wǎng)而制成非織造布,還可使用針刺法使纖維互相交纏增加其機(jī)械強(qiáng)度。整個(gè)紡絲過程涉及的各種組分均安全、無害,因此海藻酸鹽纖維被認(rèn)為適用于醫(yī)療、衛(wèi)生、織物等領(lǐng)域。圖1.3鈣離子交聯(lián)海藻酸工藝流程圖。1.3.2海藻酸纖維制備的影響因素海藻酸鹽纖維性能一般受以下幾個(gè)方面影響:原料中G/M比例和嵌段含量;纖維中鈣離子與鈉離子的比例;濕法紡絲的生產(chǎn)工藝。從化學(xué)組成來說:Courtaulds公司開發(fā)的海藻酸鹽敷料由M含量較高的海藻酸鹽制成。這類敷料中的鈣離子極易被鈉離子置換,其成膠性能好,可用生理鹽水清洗掉。高G海藻酸鹽傷口敷料在受潮后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好不易成膠,但是吸濕性并不高。ConvaTec生產(chǎn)的Kaltostat是一種高G海藻酸鹽敷料(Ca2+:Na+=80:20),其鈉離子的結(jié)合的海藻酸
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]海藻酸鈉的結(jié)構(gòu)組成及紡絲效果分析[J]. 徐文,潘若才,夏延致,時(shí)冠軍,張玉錫,趙衛(wèi),龍曉靜. 材料導(dǎo)報(bào). 2013(06)
[2]高強(qiáng)度海藻酸鹽纖維的制備及其結(jié)構(gòu)與性能研究[J]. 張傳杰,朱平,王懷芳. 天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(05)
[3]海藻酸纖維醫(yī)用敷料的制備及開發(fā)[J]. 展義臻,朱平,趙雪,張奔. 產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2007(08)
[4]海藻酸鈉的熱分解研究[J]. 席國喜,田圣軍,成慶堂,張慶芝. 化學(xué)世界. 2000(05)
本文編號(hào):3034567
【文章來源】:東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:59 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
G/M嵌段組成的海藻酸鹽示意圖
盍蔥緯傻?親水性空腔組成菱形孔,糖環(huán)中羧基的氧原子通過多重配位作用結(jié)合鈣離子。每個(gè)鈣離子與4個(gè)G單元形成三維網(wǎng)絡(luò),緊密結(jié)合的聚合物鏈被稱為“蛋-盒”結(jié)構(gòu)[37]。若要生成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),則需要8到20個(gè)相鄰的G殘基。需要注意的是,這種凝膠可被鈣螯合劑解聚:如檸檬酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽和乳酸[38]。海藻酸鈉也可以在三價(jià)陽離子如鋁和鐵的存在下形成凝膠。與二價(jià)陽離子相比,三價(jià)陽離子與海藻酸鈉的結(jié)合能力普遍增強(qiáng)。三價(jià)陽離子能夠同時(shí)與三個(gè)羧基的羧基相互作用形成更加有力的三維結(jié)構(gòu),其凝膠網(wǎng)絡(luò)也更加緊密[39]。圖1.2鈣離子交聯(lián)海藻酸原理示意圖。海藻酸帶負(fù)電荷,其組份M和G單元的解離常數(shù)(pKa)分別為3.38和3.65[28,34],當(dāng)溶液的pH值低于海藻酸的pKa時(shí),海藻酸會(huì)生成凝膠。pH值降低的速度對(duì)海藻酸鹽溶液有兩種影響:當(dāng)pH值迅速降低時(shí),海藻酸迅速沉淀出來。當(dāng)pH值緩慢降低時(shí),海藻酸以聚集體的形式緩慢而穩(wěn)定地沉降最終形成連續(xù)的海藻酸凝膠。與離子凝膠相似,海藻酸凝膠強(qiáng)度與聚合物鏈中的G嵌段的含量相關(guān)。與離子型凝膠不同的是,M嵌段通過氫鍵和海藻酸穩(wěn)定結(jié)合[40]。海藻酸鹽凝膠的機(jī)械性能和溶脹特性主要取決于海藻酸鹽的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和分子量[41]。高a-L-古洛糖醛酸含量(大于70%)的海藻酸鈣凝膠機(jī)械性能維持在較高水平,通過使用鋇離子置換鈣離子,有助于提升凝膠的機(jī)械性能和溶脹特性[42]。海藻酸鹽的生物學(xué)效應(yīng)最初被發(fā)現(xiàn)于糖尿病控制動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)海藻酸作為胰島細(xì)胞移植的包埋物使用后,出現(xiàn)吞噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的過度生長,這類似于炎癥反應(yīng)[43]。在生物學(xué)測(cè)定顯示腫瘤壞死因子(TNF)和白細(xì)胞介素1(IL-1)的含量取決于海藻酸鹽樣品中甘露糖醛酸鹽的含量[44]。甘露糖醛酸由于不參與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,其碎片會(huì)?
宋?鬧票腹ひ?制備高分子纖維的傳統(tǒng)方法包括熔融紡絲、濕法紡絲、液晶紡絲和膠體紡絲等。由于海藻酸鈉是分子鏈極長的高分子,分子中極性基團(tuán)多,分子間作用力強(qiáng),其熱分解溫度遠(yuǎn)低于熔化溫度[56,57],難以采用熔體紡絲法制備固態(tài)纖維。海藻酸鹽纖維一般采取經(jīng)典的濕法紡絲[58]制備,其過程主要為:將可溶性海藻酸鹽(銨鹽、鈉鹽、鉀鹽)溶于水中形成粘稠的紡絲液,脫泡過濾后通過噴絲孔擠入到多價(jià)陽離子(通常為鈣離子)凝固浴中,此時(shí)海藻酸鹽沉淀成固態(tài)海藻酸鈣纖維。該長絲經(jīng)過拉伸、水洗、干燥、卷曲形成纖維[59]。其工藝流程如圖1.3。纖維可梳成網(wǎng)而制成非織造布,還可使用針刺法使纖維互相交纏增加其機(jī)械強(qiáng)度。整個(gè)紡絲過程涉及的各種組分均安全、無害,因此海藻酸鹽纖維被認(rèn)為適用于醫(yī)療、衛(wèi)生、織物等領(lǐng)域。圖1.3鈣離子交聯(lián)海藻酸工藝流程圖。1.3.2海藻酸纖維制備的影響因素海藻酸鹽纖維性能一般受以下幾個(gè)方面影響:原料中G/M比例和嵌段含量;纖維中鈣離子與鈉離子的比例;濕法紡絲的生產(chǎn)工藝。從化學(xué)組成來說:Courtaulds公司開發(fā)的海藻酸鹽敷料由M含量較高的海藻酸鹽制成。這類敷料中的鈣離子極易被鈉離子置換,其成膠性能好,可用生理鹽水清洗掉。高G海藻酸鹽傷口敷料在受潮后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好不易成膠,但是吸濕性并不高。ConvaTec生產(chǎn)的Kaltostat是一種高G海藻酸鹽敷料(Ca2+:Na+=80:20),其鈉離子的結(jié)合的海藻酸
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]海藻酸鈉的結(jié)構(gòu)組成及紡絲效果分析[J]. 徐文,潘若才,夏延致,時(shí)冠軍,張玉錫,趙衛(wèi),龍曉靜. 材料導(dǎo)報(bào). 2013(06)
[2]高強(qiáng)度海藻酸鹽纖維的制備及其結(jié)構(gòu)與性能研究[J]. 張傳杰,朱平,王懷芳. 天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(05)
[3]海藻酸纖維醫(yī)用敷料的制備及開發(fā)[J]. 展義臻,朱平,趙雪,張奔. 產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2007(08)
[4]海藻酸鈉的熱分解研究[J]. 席國喜,田圣軍,成慶堂,張慶芝. 化學(xué)世界. 2000(05)
本文編號(hào):3034567
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